JP2019187122A - インバータ及び電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水が循環経路を流れなくなった場合に、インバータの急激な温度上昇を抑制する。【解決手段】電動車両において回転電機を駆動するためのインバータ１０Ｆであって、複数のスイッチング素子を有するとともに回転電機の駆動中に発熱する電力変換部１４と、電力変換部１４が収納された筐体４０と、冷却水が循環する循環経路の一部である冷却通路３０及び貯水部３３とを備えている。冷却通路３０は、筐体４０内において電力変換部１４の上方に設けられ、冷却水が流通する。貯水部３３は、冷却通路３０に接続され、筐体４０の側面部４４から外側へ延出するとともに上方に向かって屈曲形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却水で冷却されるインバータ及びこのインバータを備えた電動車両に関する。

近年、駆動源としての回転電機（モータ）と、回転電機に電力を供給して駆動力を発生させる二次電池（バッテリ）と、回転電機と二次電池との間で電力変換を担うインバータとを搭載した電動車両が実用化されている。インバータは、回転電機の力行時に、二次電池からの直流電力を交流電力に変換して回転電機に供給し、回転電機の回生時に、回転電機からの交流電力を直流電力に変換して二次電池に供給する。

インバータは、電力変換を行うスイッチング素子〔例えばＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)〕を筐体内に複数備えている。このスイッチング素子は、直流交流電力の変換を行うときにスイッチング動作をすることによって発熱する。このため、インバータには、スイッチング素子を冷却するための構造が設けられる。例えば、インバータの筐体の下部に、冷却フィンが形成されたヒートシンクを設けるとともに、このヒートシンクに冷却水を流してスイッチング素子を冷却する構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−０３６２１４号公報

ところで、上述したように冷却水を用いる構造において、冷却水が循環する循環経路で何らかの異常（例えば冷却水の漏出）が生じた場合、冷却水が循環経路を流れなくなることによってインバータの筐体内に冷却水が供給されなくなる虞がある。インバータの筐体内の冷却水が減少すると、インバータの温度が急激に上昇しうる。

本件のインバータ及び電動車両は、このような課題に鑑み案出されたもので、冷却水が循環経路を流れなくなった場合に、インバータの急激な温度上昇を抑制することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示するインバータは、電動車両において回転電機を駆動するためのインバータであって、複数のスイッチング素子を有し、前記回転電機の駆動中に発熱する電力変換部と、前記電力変換部が収納された筐体と、冷却水が循環する循環経路の一部であって、前記筐体内において前記電力変換部の上方に設けられるとともに前記冷却水が流通する冷却通路と、前記循環経路の一部であって前記冷却通路に接続され、前記筐体の側面部から外側へ延出するとともに上方に向かって屈曲形成された管状の貯水部と、を備えている。

（２）前記貯水部が、Ｓ字形状に形成されていることが好ましい。
（３）前記冷却通路は、前記側面部に設けられて前記冷却水が供給される入口部と、前記側面部における前記入口部と離隔した位置に設けられて前記冷却水が排出される出口部とを有することが好ましい。この場合、前記入口部及び前記出口部のそれぞれに前記貯水部が接続されていることが好ましい。

（４）前記電動車両には、二つの前記回転電機が搭載され、前記電力変換部として、一方の前記回転電機の駆動中に発熱する第一電力変換部と、他方の前記回転電機の駆動中に発熱する第二電力変換部とが設けられることが好ましい。この場合、前記冷却通路が、前記第一電力変換部の上方に設けられた第一冷却部と、前記第二電力変換部の上方に設けられて前記第一冷却部と連通する第二冷却部とを有することが好ましい。

（５）ここで開示する電動車両は、いずれも車両駆動用である第一回転電機及び第二回転電機を搭載した電動車両であって、前記第一回転電機を駆動するための上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載のインバータと、前記インバータの温度を検出するセンサと、前記センサで検出された前記温度が所定温度以上であって前記第二回転電機が非駆動中である場合に、前記第一回転電機の駆動を禁止するとともに、前記第二回転電機の駆動を許容する制御装置と、を備えている。

開示のインバータ及び電動車両によれば、冷却水が循環経路を流れなくなった場合に、筐体の側面部から外側へ延出するとともに上方に向かって屈曲形成された貯水部によって、筐体内の冷却通路から冷却水を流出しにくくすることができる。また、冷却通路が電力変換部の上方に設けられるため、冷却通路において比較的冷たい冷却水を対流により下方へと流すことができる。これらにより、冷却通路に冷却水が供給されなくなったとしても、電力変換部の冷却性（電力変換部を冷却する性能）の低下を抑制することができる。したがって、インバータの急激な温度上昇を抑制することができる。

実施形態に係る電動車両の概略図である。 図１の電動車両に搭載されたフロントインバータの模式的な鉛直断面図（図３のＡ−Ａ矢視断面図）である。 図２のフロントインバータの模式的な水平断面図（図２のＢ−Ｂ矢視断面図）である。 図１の電動車両に搭載された制御装置のブロック構成図である。 図４の制御装置で実施される制御内容を例示するフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としてのインバータ及び電動車両について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

以下の説明では、車両の進行方向を前方（車両前方）、逆側を後方（車両後方）とし、前方を基準に左右方向（車幅方向）を定める。また、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。また、インバータの説明では、車両に搭載された状態を基準に説明する。

［１．装置構成］
［１−１．全体構成］
図１は、本実施形態に係る電動車両１（以下、「車両１」という）の構成を示す模式図である。車両１は、動力伝達装置５Ｆ及び前軸６Ｆを介して左右の前輪７Ｆに接続されたフロントモータ２（回転電機，第一回転電機）と、動力伝達装置５Ｒ及び後軸６Ｒを介して左右の後輪７Ｒに接続されたリアモータ３（第二回転電機）とを備えた四輪駆動車である。また、車両１は、発電用のジェネレータ９（回転電機）と、ジェネレータ９に連結されたエンジン８とを備えている。

以下、フロントモータ２及びリアモータ３を特に区別しない場合は、これらをまとめて「モータ２，３」という。モータ２，３はいずれも電動車両１の駆動用である。フロントモータ２は電動車両１の前側に配置され、リアモータ３は電動車両１の後側に配置される。また、ジェネレータ９及びエンジン８は、車両１の前側に配置される。

本実施形態の車両１には、ＥＶモードとシリーズモードとの二つの走行モードが用意される。ＥＶモードは、ジェネレータ９及びエンジン８を停止させたまま、少なくとも一方のモータ２，３を駆動する走行モードである。一方、シリーズモードは、エンジン８でジェネレータ９を駆動して発電しつつ、その電力を利用して少なくともフロントモータ２を駆動する走行モードである。これらの走行モードは、車両１の走行状態に応じて択一的に選択され、その種類に応じてモータ２，３とエンジン８とジェネレータ９とが使い分けられる。

フロントモータ２は、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機（モータ・ジェネレータ）である。すなわち、フロントモータ２は、前輪７Ｆに対する力行動作と回生発電動作とが可能とされている。同様に、リアモータ３は、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機（モータ・ジェネレータ）であり、後輪７Ｒに対する力行動作と回生発電動作とが可能とされている。

車両１は、フロントモータ２及びジェネレータ９を駆動するためのフロントインバータ１０Ｆ（インバータ）と、リアモータ３を駆動するためのリアインバータ１０Ｒと、フロントインバータ１０Ｆ及びリアインバータ１０Ｒの夫々に電気的に接続されたバッテリ４とを備えている。また、本実施形態の車両１は、バッテリ４の外部充電時に電力の交流直流変換を行う車載充電器１１（OBC；On Board Charger）を備えている。

フロントインバータ１０Ｆは、フロントモータ２及びジェネレータ９とバッテリ４とを接続する電気回路上に設けられ、フロントモータ２及びジェネレータ９側の交流電力とバッテリ４側の直流電力とを相互に変換する。同様に、リアインバータ１０Ｒは、リアモータ３とバッテリ４とを接続する電気回路上に設けられ、リアモータ３側の交流電力とバッテリ４側の直流電力とを相互に変換する。以下、フロントインバータ１０Ｆ及びリアインバータ１０Ｒを特に区別しない場合は、これらをまとめて「インバータ１０」という。

バッテリ４は、モータ２，３で発電される回生発電電力や、外部電源から供給される外部電力で充電可能な蓄電装置であり、例えばリチウムイオン二次電池やリチウムイオンポリマー二次電池等である。
車載充電器１１は、外部電源（例えば、充電ステーションに設置された普通充電装置や家庭用コンセントなど）を用いてバッテリ４を充電する際に、外部電源側の交流電力を直流電力に変換してバッテリ４に供給するものである。

本実施形態の車両１は、作動時に発熱するモータ２，３やインバータ１０や車載充電器１１等を冷却するための冷却システム２０を備えている。冷却システム２０は、電動のポンプ２２で圧送された冷却水（不凍液，LLC；Long Life Coolant）が循環する循環経路２３と、循環経路２３を流れる冷却水を放熱させるラジエータ２１とを有する。循環経路２３は、冷却水の通路であって、例えばパイプやホースで形成され、モータ２，３とインバータ１０と車載充電器１１とを通過するように設けられる。なお、図１中の黒塗り矢印は、循環経路２３における冷却水の流れ方向を示している。

車両１は、インバータ１０，エンジン８，車載充電器１１等を制御する制御装置１２を備えている。制御装置１２は、例えば周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された電子制御装置であって、車両１に設けられたネットワークの通信ラインに接続される。図４に示すように、制御装置１２の入力側には、フロントインバータ１０Ｆ内に設けられるフロントサーミスタ５０Ｆ（センサ）と、リアインバータ１０Ｒ内に設けられるリアサーミスタ５０Ｒとのそれぞれが接続される。また、制御装置１２の出力側には、フロントインバータ１０Ｆとリアインバータ１０Ｒとのそれぞれが接続される。

［１−２．インバータの構成］
ここで、図２及び図３を参照して、フロントインバータ１０Ｆの構成について詳述する。フロントインバータ１０Ｆは、図２に示す上下方向の向きのまま車両に搭載される。
本実施形態に係るフロントインバータ１０Ｆは、フロントモータ２に関する電力変換及び制御を実施するＦＭＣＵ（Front Motor Control Unit）と、ジェネレータ９に関する電力変換及び制御を実施するＧＣＵ（Generator Control Unit）とを兼ね備えている。これらのＦＭＣＵ及びＧＣＵは、互いに等しく構成され、一つの筐体４０内において水平方向に並んで配置される。

具体的には、ＦＭＣＵ及びＧＣＵのそれぞれは、電力変換部１４とコンデンサ部１５と制御回路部１６とを備えている。以下、ＦＭＣＵの各部１４〜１６とＧＣＵの各部１４〜１６とを区別する場合には、前者の符号の末尾に「Ｆ」を追加し、後者の符号の末尾に「Ｇ」を追加して示す。例えば、ＦＭＣＵの電力変換部１４，コンデンサ部１５，制御回路部１６には、それぞれ「１４Ｆ」，「１５Ｆ」，「１６Ｆ」という符号を付す。

図２に示すように、ＦＭＣＵの各部１４Ｆ，１５Ｆ，１６Ｆは、上下方向に並んで配置され、筐体４０に収納される。同様に、ＧＣＵの各部１４Ｇ〜１６Ｇも、上下方向に並んで配置され、筐体４０に収納される。なお、図２にはＦＭＣＵの鉛直断面を例示するが、ＧＣＵの鉛直断面もこれと同様である。また、図２及び図３では、筐体４０以外の要素のハッチを省略している。

電力変換部１４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と呼ばれるトランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子を複数有し、これらのスイッチング素子をオンオフさせることで直流電力を交流電力に変換するものである。コンデンサ部１５は、バッテリ４と電力変換部１４とを接続する電気回路上に介装され、バッテリ４から供給される直流電力を平滑化するものである。制御回路部１６は、制御基板として形成され、電力変換部１４のスイッチング素子をオンオフ制御するものである。

電力変換部１４は、電力変換中にスイッチング素子のスイッチング動作によって発熱する。すなわち、ＦＭＣＵの電力変換部１４Ｆ（以下、「第一電力変換部１４Ｆ」ともいう）はフロントモータ２の駆動中に発熱し、ＧＣＵの電力変換部１４Ｇ（以下、「第二電力変換部１４Ｇ」ともいう）はジェネレータ９の駆動中に発熱する。

図３は、フロントインバータ１０Ｆの水平断面図である。図３に示すように、第一電力変換部１４Ｆ及び第二電力変換部１４Ｇは、筐体４０内において水平方向に並んで配置されている。本実施形態の各電力変換部１４は、三相交流と直流との変換を行うために、三相に対応した三つのスイッチング回路１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗを有する。

図２及び図３に示すように、筐体４０は、外観形状が直方体である箱型部材であり、上下方向に沿って立設された四つの側面部４４を含む本体部４１と、本体部４１の上方に配置された上面部４２と、本体部４１の下方に配置された下面部４３とを有する。四つの側面部４４は、四角筒状に配置される。また、上面部４２及び下面部４３はいずれも、本体部４１に固定される。

本実施形態の本体部４１は、四つの側面部４４で囲まれた空間内において、鉛直方向に延びる平板状の縦壁部４５と水平方向に延びる平板状の横壁部４６とを更に含んでいる。横壁部４６は、下面部４３と同一形状をなし、筐体４０の内部空間を上下二つの空間に分けるものである。縦壁部４５は、筐体４０内の横壁部４６よりも上方の空間に設けられ、後述の冷却通路３０を仕切る。

ここで図２を参照し、筐体４０内におけるＦＭＣＵの各部１４Ｆ，１５Ｆ，１６Ｆの配置について説明する。なお、筐体４０内におけるＧＣＵの各部１４Ｇ〜１６Ｇの配置もこれと同様である。図２に示すように、筐体４０内には、ＦＭＣＵのコンデンサ部１５Ｆ，電力変換部１４Ｆ，制御回路部１６Ｆが上方から下方に向かってこの順で配置されている。より具体的には、横壁部４６よりも上方の空間にコンデンサ部１５Ｆ及び電力変換部１４Ｆが配置され、横壁部４６よりも下方の空間に制御回路部１６Ｆが配置されている。

コンデンサ部１５Ｆと電力変換部１４Ｆとの間には、冷却通路３０（より具体的には、後述する第一冷却部３１）として機能する空間が確保される。冷却通路３０の下方であって電力変換部１４Ｆの上方には、電力変換部１４Ｆの放熱を促すためのヒートシンク１７が固定される。ヒートシンク１７は、熱伝導率の高い材料からなる板状部材に複数の放熱フィンが設けられた部品である。ヒートシンク１７は、放熱フィンが冷却通路３０に向かって（すなわち上方へ）突出するとともに、その下面が電力変換部１４Ｆの上面に接した状態で配置される。なお、図３ではヒートシンク１７を省略しているが、第二電力変換部１４Ｇの上方にも同様にヒートシンク１７が配置されている。

冷却通路３０は、筐体４０内において各電力変換部１４の上方に設けられる。冷却通路３０は、循環経路２３の一部であって、各電力変換部１４を冷却する機能をもつ。冷却通路３０では、ポンプ２２の作動に応じて冷却水が流通する。本実施形態の冷却通路３０は、第一電力変換部１４Ｆの上方に設けられた第一冷却部３１と、第二電力変換部１４Ｇの上方に設けられた第二冷却部３２とを有する。第一冷却部３１は、第一電力変換部１４Ｆを冷却する機能をもち、第二冷却部３２は、第二電力変換部１４Ｇを冷却する機能をもつ。

第一冷却部３１と第二冷却部３２との間には、縦壁部４５が位置する。ただし、縦壁部４５は、対向する二つの側面部４４の間にわたって延在するのではなく、これらの側面部４４のうちの一方（図３中の右方の側面部４４）から突設され、他方（図３中の左方の側面部４４）とは隙間Ｓをあけて設けられる。すなわち、第一冷却部３１及び第二冷却部３２は、縦壁部４５によって互いに独立した空間に仕切られるのではなく、隙間Ｓにおいて互いに連通する。

冷却通路３０は、冷却水が供給される入口部３４と、冷却水が排出される出口部３５と有する。本実施形態では、冷却水が第二冷却部３２から第一冷却部３１へと流通するように、入口部３４が第二冷却部３２と連通し、出口部３５が第一冷却部３１と連通して設けられている。また、本実施形態の入口部３４及び出口部３５はいずれも、四つの側面部４４のうち、縦壁部４５が突設された一つの側面部４４（すなわち、縦壁部４５を基準として、隙間Ｓと反対側に位置する側面部４４）に設けられている。冷却通路３０では、入口部３４に供給された冷却水が、まず第二冷却部３２を流れてから隙間Ｓを通じて第一冷却部３１に流れ込み、その後、出口部３５から筐体４０の外部へと排出される。

本実施形態に係るフロントインバータ１０Ｆは、冷却通路３０の入口部３４及び出口部３５のそれぞれに接続された管状の貯水部３３を備えている。貯水部３３は、フロントインバータ１０Ｆの外部における循環経路２３で、例えば冷却水の漏出（以下、「水漏れ」という）といった何らかの異常が生じた場合に、冷却通路３０から冷却水を流出しにくくするためのものである。貯水部３３は、循環経路２３の一部であって、例えばパイプやホースで形成される。

以下、入口部３４に接続された貯水部３３を「入口貯水部３３Ａ」ともいい、出口部３５に接続された貯水部３３を「出口貯水部３３Ｂ」ともいう。本実施形態では、各貯水部３３が同一の構成である場合について説明する。図２に示すように、各貯水部３３は、入口部３４及び出口部３５が設けられた側面部４４から外側へ延出するとともに、上方に向かって屈曲形成されている。

本実施形態の各貯水部３３は、側面視（水平方向視）でＳ字形状をなすように形成されている。すなわち、各貯水部３３は、側面部４４から外側へ延出した後に上方へ屈曲する第一屈曲部３７と、第一屈曲部３７から側面部４４に向かって延びた後に再び上方へ屈曲する第二屈曲部３８とを有する。なお、第二屈曲部３８の上端は、例えば図２に示すように水平方向に延設される。

図３に示すように、本実施形態のフロントインバータ１０Ｆには、複数のフロントサーミスタ５０Ｆが内蔵される。具体的には、各電力変換部１４に三つのフロントサーミスタ５０Ｆが設けられる。ここではフロントサーミスタ５０Ｆが各スイッチング回路１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに隣接して設けられている場合を例示する。各フロントサーミスタ５０Ｆは、フロントインバータ１０Ｆの温度Tfを検出し、検出した情報を制御装置１２に伝達する。

なお、リアインバータ１０Ｒは、リアモータ３に関する電力変換及び制御を実施するＲＭＣＵ（Rear Motor Control Unit）を備えている。このＲＭＣＵは、上述したＦＭＣＵやＧＣＵと同様に構成される。すなわち、リアインバータ１０Ｒも、電力変換部とコンデンサ部と制御回路部（いずれも図示略）とを備えている。リアインバータ１０Ｒには、複数のリアサーミスタ５０Ｒが内蔵される。リアサーミスタ５０Ｒは、例えばフロントサーミスタ５０Ｆと同様に、電力変換部の各スイッチング回路に隣接して設けられる。各リアサーミスタ５０Ｒは、リアインバータ１０Ｒの温度Trを検出し、検出した情報を制御装置１２に伝達する。

［２．制御構成］
制御装置１２は、インバータ１０の温度Tf，Trに基づき、モータ２，３の駆動を禁止又は許容することによって、熱によるインバータ１０の故障を抑制するための制御を実施する。冷却システム２０が正常な場合、循環経路２３を循環する冷却水によりインバータ１０が冷却されることから、インバータ１０の高温化が防止される。一方、冷却システム２０に異常（例えば、上述した水漏れやポンプ２２の故障）が発生した場合は、冷却水が循環経路２３を循環しなくなることでインバータ１０が適切に冷却されなくなり、インバータ１０の温度Tf，Trが上昇する虞がある。

そこで、制御装置１２は、インバータ１０を熱から保護するために、インバータ１０の温度Tf，Trが異常な温度（後述する所定温度Tth以上）である場合には、冷却システム２０に異常が生じたと判断し、モータ２，３の駆動を禁止する。なお、制御装置１２は、インバータ１０の温度Tf，Trが正常な温度（所定温度Tth未満）である場合には、冷却システム２０が正常であると判断し、モータ２，３の駆動を許容する。

具体的には、制御装置１２は、フロントサーミスタ５０Ｆから伝達された温度Tfを所定温度Tthと比較し、下記の条件１が成立する場合にフロントモータ２の駆動を禁止し、下記の条件１が成立しない場合にフロントモータ２の駆動を許容する。同様に、制御装置１２は、リアサーミスタ５０Ｒから伝達された温度Trを所定温度Tthと比較し、下記の条件２が成立する場合にリアモータ３の駆動を禁止し、下記の条件２が成立しない場合にリアモータ３の駆動を許容する。

条件１： フロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth以上（Tf≧Tth）
条件２： リアインバータ１０Ｒの温度Trが所定温度Tth以上（Tr≧Tth）
ここで、所定温度Tthとは、冷却システム２０に異常が発生した場合にのみ取得され得る温度であって、インバータ１０が熱によって故障する温度よりも低い温度である。制御装置１２は、インバータ１０が熱によって故障する温度に至る前にモータ２，３の駆動を禁止することでインバータ１０の高温化を防ぎ、インバータ１０の故障を抑制する。

より詳細には、制御装置１２は、条件１が成立する場合にはフロントモータ２が作動しないようにフロントインバータ１０Ｆを制御する。上述の通り、フロントモータ２は、ＥＶモードの前輪駆動時とシリーズモードの走行時との双方で駆動されることから、条件１が成立する場合、車両１ではＥＶモードの前輪駆動とシリーズモードの走行とがいずれも禁止される。したがって、条件１が成立する場合は、フロントモータ２だけでなくジェネレータ９の駆動も禁止される。この結果、フロントインバータ１０Ｆでは各電力変換部１４の発熱が抑制される。

一方、本実施形態の制御装置１２は、条件１が成立しない（すなわち、フロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth未満である）場合には、フロントモータ２及びジェネレータ９が要求に応じて作動するようにフロントインバータ１０Ｆを制御する。この場合、車両１ではＥＶモードの前輪駆動とシリーズモードの走行とがいずれも許容される。

本実施形態の制御装置１２は、リアインバータ１０Ｒについても同様の制御を実施する。具体的には、制御装置１２は、条件２が成立する場合にはリアモータ３が作動しないようにリアインバータ１０Ｒを制御する。この場合、車両１ではＥＶモード及びシリーズモードのそれぞれで後輪駆動が禁止される。また、制御装置１２は、条件２が成立しない（すなわち、リアインバータ１０Ｒの温度Trが所定温度Tth未満である）場合には、リアモータ３が要求に応じて作動するようにリアインバータ１０Ｒを制御する。この場合、車両１ではＥＶモード及びシリーズモードのそれぞれで後輪駆動が許容される。

フロントモータ２の非駆動中は、各電力変換部１４の発熱が抑えられることから、条件１が成立しない、あるいは成立していても時間が経過することで不成立となる。このため、本実施形態の制御装置１２は、フロントモータ２が非駆動中である場合には条件１が不成立となることから、たとえ循環経路２３で水漏れが生じていてもフロントモータ２の駆動を許容する。同様に、リアモータ３が非駆動中である場合は、リアインバータ１０Ｒ内の電力変換部の発熱が抑えられることから、条件２が成立しない、あるいは成立していても時間が経過することで不成立となる。このため、本実施形態の制御装置１２は、リアモータ３が非駆動中である場合には条件２が不成立となることから、たとえ循環経路２３で水漏れが生じていてもリアモータ３の駆動を許容する。

すなわち、制御装置１２は、条件１が成立し、かつ、リアモータ３が非駆動中である場合には、フロントモータ２の駆動を禁止するとともにリアモータ３の駆動を許容する。なお、制御装置１２は、リアモータ３が駆動中であってもリアインバータ１０Ｒの温度Trが所定温度Tth未満であれば、フロントモータ２の駆動を禁止するとともにリアモータ３の駆動を許容する。
同様に、制御装置１２は、条件２が成立し、かつ、フロントモータ２が非駆動中である場合には、リアモータ３の駆動を禁止するとともにフロントモータ２の駆動を許容する。また、制御装置１２は、フロントモータ２が駆動中であってもフロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth未満であれば、リアモータ３の駆動を禁止するとともにリアモータ２の駆動を許容する。

このように、制御装置１２は、条件１，２の少なくとも一方が不成立であれば、モータ２，３の少なくとも一方の駆動を許容する。これにより、冷却システム２０に異常が発生した場合であっても車両１の走行が継続されやすくなるため、航続距離と航続時間とが延長されやすくなる。

［３．フローチャート］
図５は、上述した制御装置１２で実施される制御の内容を説明するためのフローチャート例である。このフローチャートは、制御装置１２において、車両１の主電源が投入されている（オン状態である）ときに所定の演算周期で実施される。

ステップＳ１では、フロントサーミスタ５０Ｆ及びリアサーミスタ５０Ｒで検出された温度Tf，Trが取得される。続くステップＳ２では、フロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth以上（Tf≧Tth）であるか否かが判定される。ここで、フロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth以上である（条件１が成立する）場合は、ステップＳ４においてフロントモータ２の駆動が禁止され、ステップＳ５に進む。一方、フロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth未満（Tf＜Tth）である（条件１が成立しない）場合は、ステップＳ３においてフロントモータ２の駆動が許容され、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、リアインバータ１０Ｒの温度Trが所定温度Tth以上（Tr≧Tth）であるか否かが判定される。ここで、リアインバータ１０Ｒの温度Trが所定温度Tth以上（Tr≧Tth）である（条件２が成立する）場合は、ステップＳ７においてリアモータ３の駆動が禁止され、このフローをリターンする。一方、リアインバータ１０Ｒの温度Trが所定温度Tth未満（Tr＜Tth）である（条件２が成立しない）場合は、ステップＳ６においてリアモータ３の駆動が許容され、このフローをリターンする。

したがって、仮に循環経路３０で水漏れが生じ、条件１が成立して前輪駆動が禁止されたとしても、リアモータ３が非駆動中であることで条件２が不成立となれば、後輪駆動が許容される。このため、循環経路３０で水漏れが生じた場合に、車両１の走行が継続されやすくなることから、車両１の航続可能時間及び航続可能距離が延長されやすくなる。

［４．作用，効果］
（１）上述したフロントインバータ１０Ｆは、筐体４０の側面部４４から外側へ延出するとともに上方に向かって屈曲形成された管状の貯水部３３を備えているため、冷却水が何らかの理由で冷却通路３０に供給されなくなった場合に、冷却通路３０から冷却水を流出しにくくすることができる。これにより、冷却水が冷却通路３０に残留しやすくなることから、電力変換部１４の冷却性（電力変換部１４を冷却する性能）の低下を抑制することができる。

また、冷却通路３０が電力変換部１４の上方に設けられるため、冷却通路３０では、対流により、電力変換部１４から熱を吸収した冷却水が上方へと流れ、比較的冷たい冷却水が下方へと流れる。これにより、電力変換部１４の冷却性を高めることができる。

したがって、上述したフロントインバータ１０Ｆによれば、電力変換部１４の急激な温度上昇を抑制することができる。このため、フロントインバータ１０Ｆを故障しにくくすることができる。よって、例えば水漏れにより冷却水が循環経路２３を循環しなくなった場合であっても、車両１の航続可能時間と航続可能距離とをかせぐことができる。

（２）貯水部３３がＳ字形状に形成されるため、簡単な構造で冷却通路３０からの冷却水の流出を抑制することができる。また、Ｓ字形状の貯水部３３には二つの屈曲部３７，３８が設けられるため、冷却水が冷却通路３０に供給されなくなった場合に、二つの屈曲部３７，３８のそれぞれで冷却通路３０からの冷却水の流出を抑制することができる。よって、たとえ車両１が傾斜したとしても、より多量の冷却水が冷却通路３０に残留しやすくなることから、電力変換部１４の冷却性の低下をより抑えることができる。

（３）冷却通路３０の入口部３４と出口部３５とのそれぞれに貯水部３３が設けられるため、冷却水が冷却通路３０に供給されなくなった場合に、冷却通路３０からの冷却水の流出をより抑制することができる。よって、電力変換部１４の冷却性の低下をより抑えることができる。

（４）複数の電力変換部１４が一つの筐体４０内に収納されるため、電力変換部１４毎に筐体４０，貯水部３３等を設ける必要がなく、部品点数を減らすことができる。また、電力変換部１４の個数に応じて貯水部３３を設ける場合に比べて、冷却水の流路抵抗を低くすることができる。

更に、冷却通路３０の第一冷却部３１と第二冷却部３２とが筐体４０内で互いに連通するため、冷却水が冷却通路３０に供給されなくなった場合に、第一冷却部３１及び第二冷却部３２のうちの一方から他方へと冷たい冷却水を供給することができる。例えばＥＶモードにおける前輪駆動時は、フロントモータ２の駆動により第一電力変換部１４Ｆは発熱するのに対し、ジェネレータ９は非駆動となるため第二電力変換部１４Ｇは発熱しない。この場合、第一冷却部３１の冷却水よりも、第二冷却部３２の冷却水が低温となる。したがって、第二冷却部３２から第一冷却部３１へと冷却水が移動することで、第一電力変換部１４Ｆの冷却性をより高めることができる。

（５）仮にフロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth以上であっても、リアモータ３が非駆動中であればリアインバータ１０Ｒの温度Trはそれほど高くなく、リアモータ３を駆動して車両１の走行を継続しても支障が出ないと考えられる。このため、制御装置１２は、フロントインバータ１０Ｆの温度Tfが所定温度Tth以上であってリアモータ３が非駆動中である場合に、フロントモータ２の駆動を禁止するとともにリアモータ３の駆動を許容する。これにより、フロントモータ２を駆動しなくても、車両１が走行を継続することができる。よって、上述した車両１によれば、たとえ循環経路２３に水漏れが生じてフロントインバータ１０Ｆの温度Tfが高くなった場合であっても、リアモータ３により車両１の航続可能時間及び航続可能距離を引き伸ばすことができる。

また、上述した制御装置１２は、リアインバータ１０Ｒについても同様の制御を実施する。すなわち、制御装置１２は、リアインバータ１０Ｒの温度Trが所定温度Tth以上であってフロントモータ２が非駆動中である場合に、リアモータ３の駆動を禁止するとともにフロントモータ２の駆動を許容する。これにより、リアモータ３を駆動しなくても、車両１が走行を継続することができる。よって、たとえ循環経路２３に水漏れが生じてリアインバータ１０Ｒの温度Trが高くなった場合であっても、フロントモータ２により車両１の航続可能時間及び航続可能距離を引き伸ばすことができる。

このように、車両１は、インバータ１０の各温度Tf，Trに基づいて前輪駆動と後輪駆動とを切り替えるため、インバータ１０の故障を抑制しながら航続可能時間及び航続可能距離を引き伸ばすことができる。したがって、循環経路２３に水漏れが生じた場合であっても、車両１が走行不能となる事態を回避しやすくすることができる。

［５．その他］
上述したフロントインバータ１０Ｆの構成や車両１の構成は一例である。本実施形態では、冷却通路３０及び貯水部３３をフロントインバータ１０Ｆに設ける場合について説明したが、同様の冷却通路及び貯水部をリアインバータ１０Ｒに設けてもよい。リアインバータ１０Ｒに冷却通路と貯水部とを設けた場合には、リアインバータ１０Ｒの急激な温度上昇を抑制することができる。このため、例えば水漏れにより冷却水が循環経路２３を循環しなくなった場合であっても、リアインバータ１０Ｒを故障しにくくすることができる。なお、フロントインバータ１０Ｆとリアインバータ１０Ｒとのそれぞれに冷却通路及び貯水部を設ければ、フロントインバータ１０Ｆとリアインバータ１０Ｒとのそれぞれで急激な温度上昇を抑制できる。このため、冷却水が循環経路２３を循環しなくなった場合に、車両１の航続可能時間と航続可能距離とを更にかせぐことができる。

フロントインバータ１０Ｆの筐体４０内に収納される電力変換部１４の個数は一つ以上であればよい。すなわち、上述した第一電力変換部１４Ｆ及び第二電力変換部１４Ｇの一方は筐体４０外に配置されてもよい。なお、三つ以上の電力変換部１４が筐体４０に収納される場合も、本実施形態と同様に、各電力変換部１４の上方に冷却通路の一部（冷却部）を配置して隣接する冷却部同士を連通させることが好ましい。これにより、冷却水が冷却通路３０に供給されなくなった場合であっても、上述したように電力変換部１４の冷却性を高めうる。

フロントインバータ１０Ｆに設けられる貯水部３３の個数も一つ以上であればよい。例えば、上述した入口部３４と出口部３５との何れか一方には、貯水部３３に代えて、直線状に延びる管状の部材を接続してもよい。この場合、冷却水の流路抵抗を低減することができる。

貯水部３３の形状はＳ字形状に限定されず、例えば上述した第二屈曲部３８を省略した形状（例えば、側面視でＬ字状）とされてもよい。また、本実施形態では、入口貯水部３３Ａと出口貯水部３３Ｂとが同一の構成である場合について説明したが、二つの貯水部３３が互いに異なる構成であってもよい。

また、本実施形態のフロントインバータ１０Ｆでは、コンデンサ部１５，電力変換部１４，制御回路部１６が上方から下方へこの順で配置されるものとしたが、各部１４〜１６の配置はこれに限らない。例えば、制御回路部１６がコンデンサ部１５及び電力変換部１４よりも上方に配置されてもよい。

本実施形態では、第一冷却部３１と第二冷却部３２とが筐体４０の内部で連通する構成としたが、第一冷却部３１と第二冷却部３２とが連通しない構成としてもよい。また、本実施形態では、入口部３４が第二冷却部３２と連通し、出口部３５が第一冷却部３１と連通する構成としたが、これとは逆に、入口部３４が第一冷却部３１と連通し、出口部３５が第二冷却部３２と連通する構成としてもよい。

車両１に搭載されるインバータの個数は二つに限られない。例えば車両１が車輪７Ｆ，７Ｒのそれぞれにインホイールモータを備える場合には、これらのインホイールモータをそれぞれ制御する四つのインバータが車両１に搭載されうる。この場合も、上述した冷却通路及び貯水部を各インバータに設ければ、冷却水が冷却通路に供給されなくなった場合に、車両１の航続可能時間と航続可能距離とをより引き伸ばしうる。

フロントモータ２の駆動を禁止するための所定温度Tthとリアモータ３の駆動を禁止するための所定温度Tthとは、互いに異なる値であってもよい。また、所定温度Tthは、固定値に限らず、例えば外気温度などに応じて変更される可変値であってもよい。なお、上述した制御装置１２によるインバータ１０の制御は省略されてもよい。また、車両１に設けられる走行モードは一例であって、ＥＶモード，シリーズモード以外のモードが設けられてもよい。

１ 車両（電動車両）
２ フロントモータ（回転電機，第一回転電機）
３ リアモータ（回転電機，第二回転電機）
４ バッテリ
５Ｆ，５Ｒ 動力伝達装置
６Ｆ 前軸
６Ｒ 後軸
７Ｆ 前輪
７Ｒ 後輪
８ エンジン
９ ジェネレータ（回転電機）
１０ インバータ
１０Ｆ フロントインバータ（インバータ）
１０Ｒ リアインバータ
１１ 車載充電器
１２ 制御装置
１４ 電力変換部
１４Ｆ 第一電力変換部（電力変換部）
１４Ｇ 第二電力変換部（電力変換部）
１５ コンデンサ部
１６ 制御回路部
１７ ヒートシンク
１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗ スイッチング回路
２０ 冷却システム
２１ ラジエータ
２２ ポンプ
２３ 循環経路
３０ 冷却通路
３１ 第一冷却部
３２ 第二冷却部
３３ 貯水部
３３Ａ 入口貯水部
３３Ｂ 出口貯水部
３４ 入口部
３５ 出口部
３７ 第一屈曲部
３８ 第二屈曲部
４０ 筐体
４１ 本体部
４２ 上面部
４３ 下面部
４４ 側面部
４５ 縦壁部
４６ 横壁部
５０Ｆ フロントサーミスタ（センサ）
５０Ｒ リアサーミスタ（センサ）
Tf フロントインバータ１０Ｆの温度
Tr リアインバータ１０Ｒの温度
Tth 所定温度

Claims (5)

1. 電動車両において回転電機を駆動するためのインバータであって、
   複数のスイッチング素子を有し、前記回転電機の駆動中に発熱する電力変換部と、
   前記電力変換部が収納された筐体と、
   冷却水が循環する循環経路の一部であって、前記筐体内において前記電力変換部の上方に設けられるとともに前記冷却水が流通する冷却通路と、
   前記循環経路の一部であって前記冷却通路に接続され、前記筐体の側面部から外側へ延出するとともに上方に向かって屈曲形成された管状の貯水部と、を備える
   ことを特徴とする、インバータ。
2. 前記貯水部が、Ｓ字形状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載のインバータ。
3. 前記冷却通路は、前記側面部に設けられて前記冷却水が供給される入口部と、前記側面部における前記入口部と離隔した位置に設けられて前記冷却水が排出される出口部とを有し、
   前記入口部及び前記出口部のそれぞれに前記貯水部が接続されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のインバータ。
4. 前記電動車両には、二つの前記回転電機が搭載され、
   前記電力変換部として、一方の前記回転電機の駆動中に発熱する第一電力変換部と、他方の前記回転電機の駆動中に発熱する第二電力変換部とが設けられ、
   前記冷却通路が、前記第一電力変換部の上方に設けられた第一冷却部と、前記第二電力変換部の上方に設けられて前記第一冷却部と連通する第二冷却部とを有する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ。
5. いずれも車両駆動用である第一回転電機及び第二回転電機を搭載した電動車両であって、
   前記第一回転電機を駆動するための請求項１〜４のいずれか１項に記載のインバータと、
   前記インバータの温度を検出するセンサと、
   前記センサで検出された前記温度が所定温度以上であって前記第二回転電機が非駆動中である場合に、前記第一回転電機の駆動を禁止するとともに、前記第二回転電機の駆動を許容する制御装置と、を備える
   ことを特徴とする、電動車両。

Images